CN108542427A - 一种可穿戴式超声多普勒血流检测仪及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可穿戴式超声多普勒血流检测仪，包括穿戴设备，穿戴设备包括采集模块、信号处理模块和传输模块，采集模块用于采集人体血流速度信号和脉率；信号处理模块用于对采集到的血流速度信号和脉率进行处理生成目标血流参数，目标血流参数包括血液粘稠度、血流阻力指数、血流搏动指数、血流阻抗指数、踝肱指数和趾肱指数；传输模块用于将目标血流参数传输给智能终端。本发明还公开了一种可穿戴式超声多普勒血流检测方法。本发明涉及超声多普勒技术应用领域，一种可穿戴式超声多普勒血流检测仪及检测方法，采用超声多普勒原理，在使用者穿戴过程中完成血流速度、脉率和血液粘稠度的检测，使用方便快捷，方便用户实时监控血管健康状况。

Description

一种可穿戴式超声多普勒血流检测仪及检测方法

技术领域

本发明涉及超声多普勒技术应用领域，尤其涉及一种可穿戴式超声多普勒血流检测仪及检测方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高和工作压力的增大，导致各种疾病加剧侵蚀着人类健康，其中，心脑血管疾病对人们的威胁最大。心脑血管疾病的特点是患病人数多、发病率高、死亡率高，如今，心脑血管疾病的患病人群更趋于年轻化。目前，人们只能去到医院体检才能检测到是否患有心脑血管等疾病，但是能坚持体检的人不多，往往等到发病了才到医院就诊和治疗，很可能错过了最佳的治疗时机。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种可穿戴式超声多普勒血流检测仪，方便用户实时监控血管健康状况，降低患病风险。

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种可穿戴式超声多普勒血流检测方法，方便用户实时监控血管健康状况，降低患病风险。

本发明所采用的技术方案是：一种可穿戴式超声多普勒血流检测仪，包括穿戴设备，所述穿戴设备包括采集模块、信号处理模块和传输模块，所述采集模块用于采集人体血流速度信号和脉率；所述信号处理模块用于对采集到的血流速度信号和脉率进行处理生成目标血流参数，所述目标血流参数包括血液粘稠度、血流阻力指数、血流搏动指数、血流阻抗指数、踝肱指数和趾肱指数；所述传输模块用于将目标血流参数传输给智能终端。

作为上述方案的进一步改进，所述穿戴设备包括上肢穿戴设备和下肢穿戴设备，所述上肢穿戴设备包括第一采集模块、第一信号处理模块和第一传输模块，所述第一采集模块包括第一超声换能器、第一超声发射器和第一超声接收器，所述第一超声换能器分别与所述第一超声发射器和所述第一超声接收器连接，所述第一信号处理模块的输入端与所述第一超声接收器的输出端连接，所述第一信号处理模块的输出端与所述第一传输模块的输入端连接，所述第一传输模块与智能终端通信。

作为上述方案的进一步改进，所述下肢穿戴设备包括第二采集模块、第二信号处理模块和第二传输模块，所述第二采集模块包括第二超声换能器、第二超声发射器和第二超声接收器，所述第二超声换能器分别与所述第二超声发射器和所述第二超声接收器连接，所述第二信号处理模块的输入端与所述第二超声接收器的输出端连接，所述第二信号处理模块的输出端与所述第二传输模块的输入端连接，所述第二传输模块分别与所述第一传输模块和智能终端通信。

作为上述方案的进一步改进，所述第一信号处理模块包括第一MCU、第一信号放大电路和第一信号整形电路，所述第一超声接收器的输出端与所述第一信号放大电路的输入端连接，所述第一信号放大电路的输出端与所述第一信号整形电路的输入端连接，所述第一信号整形电路的输出端与所述第一MCU的输入端连接，所述第一MCU的输出端与所述第一传输模块连接。

作为上述方案的进一步改进，所述第二信号处理模块包括第二MCU、第二信号放大电路和第二信号整形电路，所述第二超声接收器的输出端与所述第二信号放大电路的输入端连接，所述第二信号放大电路的输出端与所述第二信号整形电路的输入端连接，所述第二信号整形电路的输出端与所述第二MCU的输入端连接，所述第二MCU的输出端与所述第一传输模块连接。

作为上述方案的进一步改进，所述第一传输模块和第二传输模块均为蓝牙。

作为上述方案的进一步改进，所述穿戴设备还包括提示灯，所述提示灯用于根据不同的血流参数发出不同的光信号提示血管健康状况。

一种可穿戴式超声多普勒血流检测方法，应用于如上述的一种可穿戴式超声多普勒血流检测仪，包括步骤：

S1，获取血流速度信号和脉率；

S2，根据获取到的血流速度信号，计算出目标血流参数，所述目标血流参数包括血液粘稠度、血流阻力指数、血流搏动指数、血流阻抗指数、踝肱指数和趾肱指数；

S3，根据计算得到的目标血流参数分析判断血管健康情况。

作为上述方案的进一步改进，所述步骤S2具体为：对获取到的血流速度信号进行预处理，根据预处理后的血流速度信号，计算出血液粘稠度、血流阻力指数、血流搏动指数和血流阻抗指数，所述血流速度信号包括上肢血流速度信号和下肢血流速度信号，根据上肢血流速度信号和下肢血流速度信号计算踝肱指数和趾肱指数。

作为上述方案的进一步改进，所述步骤S3具体为：预设各个血流参数标准范围，判断计算得到的各个目标血流参数是否超出对应的参数标准范围，若是，则判断为血管异常，否则，则判断为血管健康。

本发明的有益效果是：

一种可穿戴式超声多普勒血流检测仪，采用超声多普勒原理，在使用者穿戴过程中完成血流速度、脉率和血液粘稠度的检测，使用方便快捷，采用传输模块将血流参数传输给智能终端分析判断血管健康状况，方便用户实时监控血管健康状况，降低患病风险。

一种可穿戴式超声多普勒血流检测方法，采用超声多普勒原理，在使用者穿戴过程中完成血流速度、脉率和血液粘稠度的检测，使用方便快捷，采用传输模块将血流参数传输给智能终端分析判断血管健康状况，方便用户实时监控血管健康状况，降低患病风险。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

图1是本发明一种可穿戴式超声多普勒血流检测仪电路模块框图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

一种可穿戴式超声多普勒血流检测仪，包括穿戴设备，穿戴设备包括采集模块、信号处理模块和传输模块，采集模块用于采集人体血流速度信号和脉率，信号处理模块用于对采集到的血流速度信号和脉率进行计算处理生成血流参数，血流参数包括血液粘稠度、血流阻力指数、血流搏动指数、血流阻抗指数、踝肱指数和趾肱指数；传输模块用于将血流参数传输给智能终端，智能终端用于显示检测到的各项血流参数。智能终端可以是手机、平板或笔记本电脑。

图1是本发明一种可穿戴式超声多普勒血流检测仪电路模块框图，参照图1，穿戴设备包括上肢穿戴设备和下肢穿戴设备，

其中，上肢穿戴设备包括第一采集模块、第一信号处理模块和第一传输模块，第一采集模块包括第一超声换能器、第一超声发射器和第一超声接收器，第一超声换能器分别与第一超声发射器和第一超声接收器连接，第一信号处理模块的输入端与第一超声接收器的输出端连接，第一信号处理模块的输出端与第一传输模块的输入端连接。第一信号处理模块包括第一MCU、第一信号放大电路和第一信号整形电路，第一超声接收器的输出端与第一信号放大电路的输入端连接，第一信号放大电路的输出端与第一信号整形电路的输入端连接，第一信号整形电路的输出端与第一MCU的输入端连接，第一MCU的输出端与第一传输模块连接。本实施例中，第一MCU采用STM32单片机，显然的，也可以是51系列单片机和ARM系列单片机等等。

下肢穿戴设备包括第二采集模块、第二信号处理模块和第二传输模块，第二采集模块包括第二超声换能器、第二超声发射器和第二超声接收器，第二超声换能器分别与第二超声发射器和第二超声接收器连接，第二信号处理模块的输入端与第二超声接收器的输出端连接，第二信号处理模块的输出端与第二传输模块的输入端连接，第二传输模块分别与第一传输模块和智能终端通信。第二信号处理模块包括第二MCU、第二信号放大电路和第二信号整形电路，第二超声接收器的输出端与第二信号放大电路的输入端连接，第二信号放大电路的输出端与第二信号整形电路的输入端连接，第二信号整形电路的输出端与第二MCU的输入端连接，第二MCU的输出端与第一传输模块连接。本实施例中，第二MCU采用STM32单片机，显然的，也可以是51系列单片机和ARM系列单片机等等。

具体的，第一超声发射器和第二超声发射器均可根据实际需要发射不同频率的超声信号；第一超声接收器和第二超声接收器均为双向接收器，可用于区分血流的流动方向。

本实施例中，第一超声换能器和第二超声换能器均采用压电陶瓷超声换能器，实现单边发射超声信号和单边接收超声信号。

具体的，第一信号整形电路和第二信号整形电路均用于对获取的血流信号进行滤波、网络选频和去除干扰。

本实施例中，第一传输模块和第二传输模块优选采用蓝牙，上肢穿戴设备用于采集上肢血流速度信号，进而获取上肢血流参数数据，下肢穿戴设备用于采集下肢血流速度信号，进而获取下肢血流参数数据，上肢穿戴设备通过第一传输模块与下肢穿戴设备的第二传输模块进行血流参数交换，第一MCU和第二MCU结合上肢血流参数数据和下肢血流参数数据做出综合判断，使检测结果更加准确。

优选的，上肢穿戴设备和下肢穿戴设备还分别设置有提示灯，用于根据不同的血流参数发出不同的光信号提示血管健康状况。具体的，上肢穿戴设备包括第一三色灯组，下肢穿戴设备包括第二三色灯组，第一三色灯组和第二三色灯组均包括红色LED灯、黄色LED灯和绿色LED灯，分别对应血管严重异常、血管轻微异常和血管正常三个等级，方便使用者直观的查看自身的血管健康状况。同时，使用者还可以通过智能终端与穿戴设备通信，获取并查看检测到的各项血流参数。

一种可穿戴式超声多普勒血流检测方法，应用于如上述一种可穿戴式超声多普勒血流检测仪，方法包括步骤：

S1，获取血流速度信号和脉率；

具体的，利用超声多普勒原理，结合超声发射器、超声换能器和超声接收器获取血流速度信号和脉率。

S2，根据获取到的血流速度信号，计算出目标血流参数，目标血流参数包括血液粘稠度、血流阻力指数、血流搏动指数、血流阻抗指数、踝肱指数和趾肱指数；

具体的，对获取到的血流速度信号进行预处理，预处理包括对获取到的血流速度信号进行放大、整形处理，并通过AD转换为数字量化的血流速度信号，通过计算公式计算出目标血流参数；或预先建立血流速度值与血流参数对应关系表，根据对应关系表，查找实际获取的血流速度值得到相对应的目标血流参数。

具体的，本实施例中，目标血流参数包括血液粘稠度、血流阻力指数、血流搏动指数、血流阻抗指数、踝肱指数和趾肱指数。

其中，血液粘稠度η的计算公式为：

η＝(F/S)·(dL/dv) (1)

F/S为切应力，dv为血流速度，dL为超声波发射至超声波接收时间t内血流的距离。

血流阻力指数RI的计算公式为：

RI＝Vs—Vd/Vs (2)

Vs为收缩期峰血流速度，Vd为舒张末期血流速度。

血流搏动指数PI的计算公式为：

PI＝Vs-Vd/Vm (3)

Vs为收缩期峰血流速度，Vd为舒张末期血流速度,Vm为平均血流速度。

血流阻抗指数S/D的计算公式为：

S/D＝Vs/Vd (4)

Vs为收缩期峰血流速度，Vd为舒张末期血流速度。

血流速度信号包括上肢血流速度信号和下肢血流速度信号，根据上肢血流速度信号和下肢血流速度信号可以分别计算得到踝肱指数ABI和趾肱指数TBI，踝肱指数ABI为肱动脉收缩压和踝动脉收缩压的比值，趾肱指数TBI为为趾动脉收缩压和肱动脉收缩压的比值。

S3，根据计算得到的目标血流参数分析判断血管健康情况。

具体的，预设各个血流参数标准范围，判断计算得到的各个目标血流参数是否超出对应的参数标准范围，即判断血液粘稠度、血流阻力指数、血流搏动指数、血流阻抗指数、踝肱指数和趾肱指数是否超出其预设的参数标准范围，若是，则判断血管有异常，否则，则判断血管健康。

一种可穿戴式超声多普勒血流检测方法，采用超声多普勒原理，在使用者穿戴过程中完成血流速度、脉率和血液粘稠度的检测，使用方便快捷，采用传输模块将血流参数传输给智能终端分析判断血管健康状况，方便用户实时监控血管健康状况，降低患病风险。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种可穿戴式超声多普勒血流检测仪，其特征在于，包括穿戴设备，所述穿戴设备包括采集模块、信号处理模块和传输模块，所述采集模块用于采集人体血流速度信号和脉率；所述信号处理模块用于对采集到的血流速度信号和脉率进行处理生成目标血流参数，所述目标血流参数包括血液粘稠度、血流阻力指数、血流搏动指数、血流阻抗指数、踝肱指数和趾肱指数；所述传输模块用于将目标血流参数传输给智能终端。

2.根据权利要求1所述的一种可穿戴式超声多普勒血流检测仪，其特征在于，所述穿戴设备包括上肢穿戴设备和下肢穿戴设备，所述上肢穿戴设备包括第一采集模块、第一信号处理模块和第一传输模块，所述第一采集模块包括第一超声换能器、第一超声发射器和第一超声接收器，所述第一超声换能器分别与所述第一超声发射器和所述第一超声接收器连接，所述第一信号处理模块的输入端与所述第一超声接收器的输出端连接，所述第一信号处理模块的输出端与所述第一传输模块的输入端连接，所述第一传输模块与智能终端通信。

3.根据权利要求2所述的一种可穿戴式超声多普勒血流检测仪，其特征在于，所述下肢穿戴设备包括第二采集模块、第二信号处理模块和第二传输模块，所述第二采集模块包括第二超声换能器、第二超声发射器和第二超声接收器，所述第二超声换能器分别与所述第二超声发射器和所述第二超声接收器连接，所述第二信号处理模块的输入端与所述第二超声接收器的输出端连接，所述第二信号处理模块的输出端与所述第二传输模块的输入端连接，所述第二传输模块分别与所述第一传输模块和智能终端通信。

4.根据权利要求3所述的一种可穿戴式超声多普勒血流检测仪，其特征在于，所述第一信号处理模块包括第一MCU、第一信号放大电路和第一信号整形电路，所述第一超声接收器的输出端与所述第一信号放大电路的输入端连接，所述第一信号放大电路的输出端与所述第一信号整形电路的输入端连接，所述第一信号整形电路的输出端与所述第一MCU的输入端连接，所述第一MCU的输出端与所述第一传输模块连接。

5.根据权利要求4所述的一种可穿戴式超声多普勒血流检测仪，其特征在于，所述第二信号处理模块包括第二MCU、第二信号放大电路和第二信号整形电路，所述第二超声接收器的输出端与所述第二信号放大电路的输入端连接，所述第二信号放大电路的输出端与所述第二信号整形电路的输入端连接，所述第二信号整形电路的输出端与所述第二MCU的输入端连接，所述第二MCU的输出端与所述第一传输模块连接。

6.根据权利要求5所述的一种可穿戴式超声多普勒血流检测仪，其特征在于，所述第一传输模块和第二传输模块均为蓝牙。

7.根据权利要求6所述的一种可穿戴式超声多普勒血流检测仪，其特征在于，所述穿戴设备还包括提示灯，所述提示灯用于根据不同的血流参数发出不同的光信号提示血管健康状况。

8.一种可穿戴式超声多普勒血流检测方法，应用于如权利要求1至7任一项所述的一种可穿戴式超声多普勒血流检测仪，其特征在于，其包括步骤：

S1，获取血流速度信号和脉率；

S2，根据获取到的血流速度信号，计算出目标血流参数，所述目标血流参数包括血液粘稠度、血流阻力指数、血流搏动指数、血流阻抗指数、踝肱指数和趾肱指数；

S3，根据计算得到的目标血流参数分析判断血管健康情况。

9.根据权利要求8所述的一种可穿戴式超声多普勒血流检测方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：对获取到的血流速度信号进行预处理，根据预处理后的血流速度信号，计算出血液粘稠度、血流阻力指数、血流搏动指数和血流阻抗指数，所述血流速度信号包括上肢血流速度信号和下肢血流速度信号，根据上肢血流速度信号和下肢血流速度信号计算踝肱指数和趾肱指数。

10.根据权利要求9所述的一种可穿戴式超声多普勒血流检测方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：预设各个血流参数标准范围，判断计算得到的各个目标血流参数是否超出对应的参数标准范围，若是，则判断为血管异常，否则，则判断为血管健康。